任务二数控系统常见故障与分析.ppt
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1、项目三 故障诊断维修 任务二 数控系统常见故障与分析,主讲:毛伟,目前数控系统种类繁多,形式各异,组成结构上都有各自的特点。这些结构特点来源于系统初始设计的基本要求和工程设计的思路。对于不同的生产厂家来说,在设计思想上也可能各有千秋。有的系统采用小板结构,便于板子更换和灵活结合,而有的系统则趋向大板结构,使之有利于系统工作的可靠性,促使系统的平均无故障率不断提高。无论哪种系统,它们的基本原理和构成是十分相似的。,计算机数控系统组成框图,数控系统是由硬件和软件控制系统两大部分组成:硬件控制系统 是以微处理器为核心,采用大规模集成电路芯片、可编程控制器、伺服驱动单元、伺服电机、各种输入输出设备(包
2、括显示器、控制面板、输入输出接口等)等可见部件组成。软件控制系统 即数控软件,包括数据输入输出、插补控制、刀具补偿控制、加减速控制、位置控制、伺服控制、键盘控制、显示控制、接口控制等控制软件及各种参数、报警文本等组成。数控系统出现故障后,就要分别对软硬件进行分析、判断,定位故障并维修。作为一个好的数控设备维修人员,就必须具备电子线路、元器件、计算机软硬件、接口技术、测量技术等方面的知识。,一.电源引起的故障,1.按系统上电后,系统没有反应,电源不能接通:原因:1)外部电源没有提供,缺相或外部形成了短路 2)电源的保护装置跳闸形成了电源开路 3)PLC的地址错误或者互锁装置使电源不能正常接通 4
3、)系统上电按钮接触不良或脱落 5)元气件的损坏引起的故障(熔断器熔断、浪涌吸收器(压敏电阻,雪崩二极管,稳压二极管)的短路等),2.电源模块故障分析:常见原因:1)整流桥(交-直流)损坏引起电源短路2)续流二极管(保护元件不被感应电压击穿或烧坏)损坏引起的短路3)电源模块外部电源短路4)滤波电容损坏引起的故障5)供电电源功率不足使电源模块不能正 常工作,3.强电部分接通后,马上跳闸原因1:机床设计时选择的空气开关容量过小,或空气开关的电流选择拨码开关选择了一个较小的电流原因2:机床上使用了较大功率的变频器或伺服驱动,并且在变频器或伺服驱动的电源进线前没有使用隔离变压器或电感器,变频器或伺服驱动
4、在上强电时电流有较大的波动,超过了空气开关的限定电流,引起跳闸。,事例1:故障现象:一立式加工中心,开机后屏幕无显示。屏幕上无显示的故障原因很多,首先必须找出原因排除,如还有其他故障,根据机床的报警和其他故障信息作出处理。经对故障进行了检查,后确认系统提供的外部电源是正确的,但主板上的电压不正常,时有时无,可以确认是因主板故障造成,因此进行了更换,更换主板后系统有显示,由于主板更换后参数需要重新设置,按系统参数设置步骤,对照机床附带的参数表进行了设置调整后机床正常。,事例2:一加工中心,开机后打开急停,系统在复位的过程中,伺服强电上去后系统总空开马上跳闸 经对故障进行了检查分析,首先怀疑是否是
5、空开电流选择过小,经过计算分析后确认所选择的空开有点偏小,但基本符合机床要求,然后用示波器观察机床上电时的电流的变化波形,发现伺服强电在上电时电流冲击比较大,也就是电流波形变化较大,进一步分析发现由于所选伺服功率较大,且伺服内部未加阻抗等装置,在使用时须外接一电抗与制动电阻,电气人员在设计时加了制动电阻,为了节省成本没有使用阻抗。按照要求加上阻抗后,系统上电恢复正常。,二 系统显示故障,1.系统上电后,NC电源指示灯亮但屏幕无显示或黑屏原因:1)显示模块损坏2)显示模块电源不良或没有接通3)显示屏由于电压过高被烧坏4)系统显示屏亮度调节调节过暗2.系统上电后花屏或乱码:原因:1)系统文件被破坏
6、2)系统内存不足3)外部干扰,3.系统上电后,屏幕显示高亮没有内容(或暗淡),但是可以正常操作,系统运行正常 1)系统显示屏亮度调节调节过亮(过暗)2)系统文件被破坏或者感染了病毒 3)显示控制板出现故障4)显示器或显示器的灯管损坏,4.主轴有转速但CRT速度无显示 1)主轴编码器损坏 2)主轴编码器电缆脱落或断线 3)系统参数设置不对,编码器反馈的接口不对或者没有选择主轴控制的有关功能 5.主轴实际转速与所发指令不符1)编码器坏或主轴编码器每转脉冲数设置错误,确认主轴编码器每转脉冲数是否设置正确;2)PLC程序错误,检查PLC程序中主轴速度和D/A输出部分的程序;3)速度控制信号电缆连接错误
7、。,事例1:故障现象:一台数控车床配FANUC0-TD系统,在调试中时常出现CRT闪烁、发亮,没有字符出现的现象,我们发现造成的原因主要有:CRT亮度与灰度旋钮在运输过程中出现震动。系统在出厂时没有经过初始化调整。系统的主板和存储板有质量问题。解决办法可按如下步骤进行:首先,调整CRT的亮度和灰度旋钮,如果没有反应,请将系统进行初始化一次,同时进行系统启动,如果CRT仍没有正常显示,则需要更换系统的主板或存储板。,事例2:故障现象:一普通数控教学车床,开机后系统显示白屏,系统的菜单与字迹无法分辨。故障分析:首先考虑是否将屏幕亮度调节按钮调节的过于明亮,手动调节其按钮,结果发现屏幕亮度虽然发生变
8、化,但屏幕上的字迹还是无法分辨,排除不是亮度调节按钮出现问题,进一步检查,发现系统CMOS中的屏幕分辨率已被更改,造成系统显示模糊,经调整后,问题得到解决。,1.不能进入系统,运行系统时,系统界面出不来原因:1)可能是系统文件被病毒破坏或丢失,可能是计算机被病毒破坏,也可能是系统软件中文件损坏或丢失了。重新安装数控系统,将计算机的CMOS(指保存计算机基本启动信息如日期、时间、启动设置等的芯片)设为A盘启动;插入干净的软盘启动系统后,重新安装数控系统。2)电子盘或硬盘物理损坏 电子盘或硬盘在频繁的读写中有可能损坏,这时应该修复或更换电子盘或硬盘;3)系统CMOS设置不对,三 CNC单元故障,2
9、 运行或操作中出现死机或重新启动原因:1)参数设置错误或参数设置不当;2)同时运行了系统以外的其他内存驻留程序;3)系统文件受到破坏或者感染了病毒;4)正从软盘或网络调用较大的程序或从已损坏的软盘上调用程序;5)系统文件被破坏或系统元器件受到损害;6)电源功率不够 系统在通讯时或用磁盘进行拷贝文件时,有可能感染病毒,用杀毒软件检查软件系统清除病毒或者重新安装系统软件进行修复。,3.操作键盘不能输入或部分不能输入 原因:1)控制键盘芯片出现问题 2)系统文件被破坏 3)主板电路出现问题 4)CPU出现故障 4.输入输出不正常 原因:1)I/O单元出现故障 2)外部干扰 3)I/O控制板电源没有接
10、通或电压不稳,5.系统网络连接不正常1)系统参数设置或文件配置不正确2)通讯电缆出现问题 通讯电缆不能够过长,以免引起信号的衰减引起故障。3)硬件故障 通讯网口出现故障或网卡出现故障,可以用置换法判断出现问题的部位,6.数据输入输出接口不能够正常工作原因:1)系统的外部输入输出设备的设定错误或硬件出现了故障。在进行通讯时,操作者首先确认外部的通讯设备是否完好,电源是否正常。2)参数设置的错误 通讯时需要将外部设备的参数与数控系统的参数相匹配,如波特率、停止位必须设成一致才能够正常通讯。外部通讯端口必须与硬件相对应。3)通讯电缆出现问题不同的数控系统,通讯电缆的管角定义可能不一致,如果管角焊接错
11、误或者是虚焊等,通讯将不能正常完成。另外通讯电缆不能够过长,以免引起信号的衰减引起故障。,7.系统参数设定、调整错误引起的故障 系统参数的设定很重要,如果系统参数设置错误,就会引发各种各样的故障现象如:系统不能正常启动;不能正常运行;螺纹加工不能够进行;系统显示不正常;死机等。,8.系统外部干扰引起的故障原因:1)数控系统、机床、车间等接地不良2)系统的连接电缆屏蔽层接地不良引起3)电缆的布置、安装不合理4)系统各模块的安装、连接、固定的不可靠5)电缆过长,引起系统信号的衰减6)外部电源不稳定,纹波过大,四.急停报警故障,数控装置操作面板和手持单元上,均设有急停按钮,用于当数控系统或数控机床出
12、现紧急情况,需要使数控机床立即停止运动或切断动力装置(如伺服驱动器等)的主电源;当数控系统出现自动报警信息后,须按下急停按钮。待查看报警信息并排除故障后,再松开急停按钮,使系统复位并恢复正常。该急停按钮及相关电路所控制的中间继电器(KA)的一个常开触点应该接入数控装置的开关量输入接口,以便为系统提供复位信号。,1.机床一直处与急停状态,不能复位原因:1)电气方面的原因,从图上清晰的看出,可以引起急停回路不闭和的原因有:(1)急停回路断路(2)限位开关损坏(3)急停按钮损坏,2)系统参数设置错误,使系统信号不能正常输入输出或复位条件不能满足引起的急停故障;PLC软件未向系统发送复位信息。检查KA
13、中间继电器;检查PLC程序。3)PLC中规定的系统复位所需要完成的信息未满足要求。如伺服动力电源准备好、主轴驱动准备好等信息。若使用伺服,伺服动力电源是否未准备好:检查电源模块;检查电源模块接线;检查伺服动力电源空气开关。4)PLC程序编写错误,2.数控系统在自动运行的过程中,报跟踪误差过大引起的急停故障 这一类故障现象是属于运动状态问题,实际上是进给伺服系统位置环在运动中出现了问题。位置偏差过大是根据位置环中的位置偏差计数器输出的,既由来自光电脉冲编码器反馈的反应工作台实际运行距离的脉冲与来自数控系统所发的脉冲个数进行比较得出。这个偏差值的大小反映出数控系统要求某个轴运动的距离与轴实际移动的
14、距离之间的差值,为使位置偏差不超出机床各轴要求的形状为职公差,所以数控系统对这个偏差值的大小进行了设置规定,这个参数值的大小是可以更改的,如果参数丢失或者设置的数值过小,往往造成数控系统跟踪误差过大,其常见原因有如下几点:1.负载过大,如负载过大,或者夹具夹偏造成的摩擦力或阻力过大,从而造成加在伺服电动机的扭矩过大,使电动机造成了丢步形成了跟踪误差过大。2.编码器的反馈出现问题,如:编码器的电缆是否出现了松动,或者用示波器检查编码其所反馈回来的脉冲是否正常,3.伺服驱动器报警或损坏,4.进给伺服驱动系统强电电压不稳或者是电源缺相引起,,3 伺服单元报警引起的急停 伺服单元如果报警或者出现故障,
15、PLC检测到后可以使整个系统处在急停状态,直到将伺服部分的故障排除,系统才可以复位,如果是因为伺服驱动器报警而出现的急停,有些系统可以通过急停对整个系统进行复位,包括伺服驱动器,可以消除一般的报警。,4 主轴单元报警引起的急停 主轴单元如果报警或者出现故障,PLC检测到后可以使整个系统处在急停状态,直到将主轴部分故障排除,系统才可以复位,如果是因为主轴驱动器报警而出现的急停,有些系统可以通过急停对整个系统进行复位,包括伺服驱动器,可以消除一般的报警。常见原因:1)主轴空开跳闸2)主轴单元报警或主轴驱动器出错,,五 手动操作类故障分析与维修,手动运行机床,机床不动作 原因:1)机床锁住按钮损坏,
16、使机床按钮一直处在机床锁住的状态数控机床如果机床锁住按钮被按下或者因为损坏而一直处于导通的状态,机床各轴是不能够运动的,在自动状态下,系统可以向各个轴发运动指令,但轴不执行。2)系统参数设置错误 数控系统如果与轴相关的一些参数设置不当,可以造成轴运动不正常或不能够运行。,3)系统驱动程序没有安装或安装不正确,某些数控系统在调试时必须安装相应的驱动程序才能够运行,如果驱动程序没有安装或者安装的不正确,机床轴是不能够正常运行的。4)软极限超程或硬极限超程5)伺服驱动器报警或使能信号未到达6)倍率选择开关选择0(针对有手动倍率机床)7)手动按钮损坏或接触不良,2.手摇无效原因:1)机床锁住按钮损坏,
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